LINUX USB驱动开发（2）-USB驱动体系分析

一.日常USB现象：

1.将USB设备接入电脑上，右下角弹出“发现android phone”

2.跳出对话框。提示你安装驱动程序

问题1：既然没有安装驱动，为何能知道设备是“Android phone”

答1：windows里已经有了USB的“总线驱动程序”，接入USB设备后，是“总线驱动程序”知道你是“android phone”，提示按安装“设备驱动程序”

USB总线驱动程序：识别USB设备，给USB设备找到对应的驱动程序

问题2:USB设备种类非常多，为什么已接入电脑，就能识别出来？

答2：PC和USB设备都遵循一些规范。

比如：USB设备接入电脑后，PC会发出“你是什么”？

USB设备就必须回答“我是XXX”，并且回答的格式一样，如语言必须是中文（拟人化）

USB总线驱动程序会发出某些命令想获取设备信息（描述符），

USB设备必须返回“描述符”给PC

问3.PC机上接有非常多的USB设备，怎么分别他们？

USB接口只有4条线：5V，GND，D+,D-

答3.接在USB总线上的每一个USB设备都有自己的编号（地址）

每一个USB设备接入PC时，USB总线驱动程序都会给它分配一个编号

PC机想访问某个USB设备时，发出的命令都含有对应的编号（地址）

问4.USB设备刚接入PC时，还没有编号，那么PC怎么把“分配的编号”告诉它？

答4.新接入的USB设备的默认编号为0，在未分配新编号前，PC使用0编号和它通信。

问5.为什么一接入USB设备，PC机就能发现它？

答5.

PC的USB口内部，D-和D+接有15K的下拉电阻，未接USB设备时为低电平

USB设备的USB口内部，D-和D+接有1.5K的下啦电阻：它一接入PC，就会把PC的USB口的D-或D+拉高，从硬件角度通知PC有新设备接入。

二、其他概念：

1.USB是主从结构的

所有的USB传输，都是从USB主机这方发起：USB设备没有“主动”通知USB主机的能力

例子：USB鼠标滑动一下立刻产生数据，但是它没有能力通知PC机来读数据，只能被动地等待PC机来读。

2.USB的传输类型

a.控制传输：可靠、时间有保证，比如：USB设备的识别过程

b.批量传输：可靠、时间没有保证，比如：U盘

c.中断传输：可靠、实时，比如USB鼠标

d.实时传输：不可靠，实时，比如：USB摄像头

3.USB传输的对象：端点（endpoint）

我们说“读U盘”、“写U盘”、可以细化为：把数据写到U盘的端点1，从U盘的端点2里读出数据

除端点0外，每一个端点只支持一个方向的数据传输

端点0用于控制传输，既能输出也能输入

4.每一个端点都有传输类型，传输方向

5.术语里、程序里说的输入（IN）、输出（OUT）“都是”基于USB主机的立场说的

比如鼠标的数据是从鼠标传到PC机，对应的端点称为“输入端点”

6.USB总线设备驱动程序的作用：

1.识别USB设备

2.查找并安装对应设备驱动程序

3.提供USB读写函数/不了解数据含义

USB驱动程序框架

app：
--------------------------------------------------------------------------------
USB设备驱动程序//知道数据含义
--------------------------------------------------------------------------------
USB总线设备驱动程序 //1识别.2.找到匹配的设备驱动，3.提供USB读写函数
--------------------------------------------------------------------------------
USB主机控制器
UHCI OHCI EHCI
--------------------------------------------------------------------------------

硬件 USB设备

UHCI：intel，低速/全速USB设备

OHCI：micrsoft 低速/全速

EHCI ：全速

三.USB总线设备驱动程序的作用：

1.识别USB设备

1.1分配地址，

1.2并告诉USB设备地址（set address）

1.3发出命令获取描述符usb_device_descriptor

描述符的信息可以在\include\linux\usb\Ch9.h看到

2.查找并安装对应设备驱动程序

3.提供USB读写函数/不了解数据含义

将USB插入开发板

usb 1-3.3: new high speed USB device number 6 using s5p-ehci

[17009.531552] usb 1-3.3: New USB device found, idVendor=04e8, idProduct=6860, bcdDevice=0400

[17009.538377] usb 1-3.3: New USB device strings: Mfr=1, Product=2, SerialNumber=3

[17009.545701] usb 1-3.3: New USB device Class: Class=0, SubClass=0, Protocol=0

[17009.552682] usb 1-3.3: Product: SAMSUNG_Android

[17009.557190] usb 1-3.3: Manufacturer: SAMSUNG

[17009.561443] usb 1-3.3: SerialNumber: 357c9909

拔掉： usb 1-3.3: USB disconnect, device number 6

在内核目录下搜：

grep “USB device using”* -nR

kernel/driver/usb/core/hub.c:2897:”%s %s speed %sUSB device number %d using %s\n”

kernel/driver/usb/core/hub.c:3011: “%s SuperSpeed USB device number %d using%s\n”,

kernel/driver/usb/core/hub.c

USB总线调用关系

当USB设备插入主机后，由于硬件电路使主机感知到设备接入，主机产生一个中断